CN220911137U - 一种原级标准装置快速换向阀换向动作监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种原级标准装置快速换向阀换向动作监控系统。一种原级标准装置快速换向阀换向动作监控系统，包括：电动球阀、临界流文丘里喷嘴、压力快速采集模块、第一快速换向阀、第二快速换向阀、球罐、称重系统、出站管线，所述电动球阀通过管路与所述临界流文丘里喷嘴连接，所述临界流文丘里喷嘴通过管路分别与所述第一快速换向阀以及所述第二快速换向阀连接，所述压力快速采集模块与所述临界流文丘里喷嘴和所述第一快速换向阀之间的管路连接，所述第一快速换向阀通过管路与所述出站管线连接，所述出站管线上设有截止阀；所述第二快速换向阀通过管路与所述球罐连接，所述球罐安装在所述称重系统上。

Description

一种原级标准装置快速换向阀换向动作监控系统

技术领域

本实用新型涉及天然气计量技术领域，尤其涉及一种原级标准装置快速换向阀换向动作监控系统。

背景技术

目前，在高压天然气流量量值传递体系中，原级标准装置可用于复现高压天然气的质量流量量值，并可作为单位最高计量标准对次级标准中的临界流文丘里喷嘴进行校准。因此，原级标准装置的示数对于量值传递体系具有重要意义。快速换向阀的动作可改变进入原级标准装置球罐的气体质量，是影响原级系统准确性的重要因素。通过长时间的调整测试，快速换向阀动作可基本确保满足计量要求。但是，进行大流量临界流文丘里喷嘴测试时发现，下游阀门开度不合理会导致临界流文丘里喷嘴背压比超限并进入失速状态，进而使测试结果出现偏差。此外，快速换向阀的动作时间设置不合理会导致本该进入球罐的气体提前进入了出站管路，进入球罐的气体质量测量值相较于实际流经临界流文丘里喷嘴的气体总质量偏小，进而对临界流文丘里喷嘴测试结果和量值传递过程产生较大影响。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种原级标准装置快速换向阀换向动作监控系统。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种原级标准装置快速换向阀换向动作监控系统，包括：电动球阀、临界流文丘里喷嘴、压力快速采集模块、第一快速换向阀、第二快速换向阀、球罐、称重系统、出站管线，所述电动球阀通过管路与所述临界流文丘里喷嘴连接，所述临界流文丘里喷嘴通过管路分别与所述第一快速换向阀以及所述第二快速换向阀连接，所述压力快速采集模块与所述临界流文丘里喷嘴和所述第一快速换向阀之间的管路连接，所述第一快速换向阀通过管路与所述出站管线连接，所述出站管线上设有截止阀；所述第二快速换向阀通过管路与所述球罐连接，所述球罐安装在所述称重系统上。

采用本实用新型技术方案的有益效果是：通过快速换向阀位置处的压力快速采集模块实时监测每次测试时临界流文丘里喷嘴下游压力数据，用户可以根据压力数据计算得到临界流文丘里喷嘴的背压比，及时手动调整阀门开度，尽可能降低初始背压比，为下游阀门的开度调整和快速换向阀的动作时间差调整提供数据支撑，有效减小了产生失速的概率和失速对测试结果的影响。解决大流量临界流文丘里喷嘴测试时可能出现的背压比超限和临界流文丘里喷嘴失速问题，同时减小对临界流文丘里喷嘴测试结果和量值传递过程的影响。

进一步地，所述第一快速换向阀以及所述第二快速换向阀为气液联动快速换向阀。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：快速换向阀为切换气体流向的阀门，便于对快速换向阀进行准确调整，便于对快速换向阀进行自动控制。

进一步地，还包括：用于根据临界流文丘里喷嘴下游压力计算临界流文丘里喷嘴的背压比的控制系统，所述控制系统分别与所述电动球阀、所述压力快速采集模块、所述第一快速换向阀、所述第二快速换向阀、所述称重系统、所述截止阀连接。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：控制系统用于控制原级标准装置的各个阀门。通过控制系统，自动根据压力数据计算得到临界流文丘里喷嘴的背压比，并自动调整阀门开度，提高自动化。

进一步地，所述控制系统连接有计时系统、液压系统以及在线色谱仪。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：计时系统用于测量气体进入球罐的时间。液压系统用于提供液压动力。在线色谱仪用于采集气体组成成分。

进一步地，所述电动球阀和所述临界流文丘里喷嘴之间的管路上设有第一压力变送器、第一温度变送器，所述临界流文丘里喷嘴和所述压力快速采集模块之间的管路上设有第二压力变送器，所述压力快速采集模块和所述第一快速换向阀之间的管路上设有第二温度变送器，所述第一快速换向阀和所述出站管线之间的管路上设有第一两位阀，所述第一两位阀为电动两位阀，所述压力快速采集模块和所述第二快速换向阀之间的管路上设有第二两位阀，所述第二快速换向阀和所述球罐之间的管路上设有第三压力变送器、第三温度变送器、快速接头以及第三两位阀，所述第三两位阀位于所述快速接头和所述球罐之间，所述第三压力变送器以及所述第三温度变送器位于所述第二快速换向阀和所述快速接头之间。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：压力变送器以及温度变送器分别用于测量压力和温度并将数据传输至数据采集系统。便于对不同位置的压力以及温度进行采集，便于对不同位置的压力以及温度进行监控。

进一步地，所述球罐连接有放空系统，所述放空系统连接有放空管线。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：放空系统用于对球罐进行放空，防止球罐过压。提高系统的稳定性以及可靠性。

进一步地，所述放空系统包括：第一隔膜阀、第二隔膜阀以及安全阀，所述第一隔膜阀的一端与所述球罐连接，所述第一隔膜阀的另一端与所述第二隔膜阀的一端连接，所述第二隔膜阀的另一端与所述放空管线连接，所述安全阀的两端一一对应与所述第一隔膜阀的一端以及所述第二隔膜阀的另一端连接。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：隔膜阀以及安全阀用于对球罐进行放空，防止球罐过压。提高系统的稳定性以及可靠性。

进一步地，所述电动球阀、所述第一快速换向阀以及所述第二快速换向阀均为两位阀。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：便于快速实现全开和全关功能。

进一步地，所述称重系统为陀螺电子秤。

本实用新型附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型实践了解到。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的原级标准装置快速换向阀换向动作监控系统的结构示意图。

附图标号说明：1、电动球阀；2、临界流文丘里喷嘴；3、第一快速换向阀；4、压力快速采集模块；5、第二快速换向阀；7、出站管线；9、快速接头；10、球罐；11、称重系统；12、第一压力变送器；13、第一温度变送器；14、第二压力变送器；15、第二温度变送器；16、第一两位阀；17、第二两位阀；18、第三压力变送器；19、第三温度变送器；20、第三两位阀；21、放空管线；22、第一隔膜阀；23、第二隔膜阀；24、安全阀。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1所示，本实用新型实施例提供了一种原级标准装置快速换向阀换向动作监控系统，包括：电动球阀1、临界流文丘里喷嘴2、压力快速采集模块4、第一快速换向阀3、第二快速换向阀5、球罐10、称重系统11、出站管线7，所述电动球阀1通过管路与所述临界流文丘里喷嘴2连接，所述临界流文丘里喷嘴2通过管路分别与所述第一快速换向阀3以及所述第二快速换向阀5连接，所述压力快速采集模块4与所述临界流文丘里喷嘴2和所述第一快速换向阀3之间的管路连接，所述第一快速换向阀3通过管路与所述出站管线7连接，所述出站管线7上设有截止阀；所述第二快速换向阀5通过管路与所述球罐10连接，所述球罐10安装在所述称重系统11上。

采用本实用新型技术方案的有益效果是：通过快速换向阀位置处的压力快速采集模块实时监测每次测试时临界流文丘里喷嘴下游压力数据，用户可以根据压力数据计算得到临界流文丘里喷嘴的背压比，及时手动调整阀门开度，尽可能降低初始背压比，为下游阀门的开度调整和快速换向阀的动作时间差调整提供数据支撑，有效减小了产生失速的概率和失速对测试结果的影响。解决大流量临界流文丘里喷嘴测试时可能出现的背压比超限和临界流文丘里喷嘴失速问题，同时减小对临界流文丘里喷嘴测试结果和量值传递过程的影响。

其中，第一快速换向阀可以为XV9005，第二快速换向阀可以为XV9003。图中左侧的箭头为气体或液体进入方向以及轨迹。

数据采集系统(压力快速采集模块)位于联动快速切换阀(第一快速换向阀以及第二快速换向阀)之间，可实时检测临界流文丘里喷嘴的背压比。根据数据采集系统的监控图，通过控制系统调整出口电动球阀开度，调整临界流文丘里喷嘴的背压比，防止临界流文丘里喷嘴失速，防止临界流文丘里喷嘴测试时失速导致测试结果产生误差。根据压力数据计算得到临界流文丘里喷嘴的背压比的方法以及生成数据采集系统的监控图的方法均为现有技术，在此不再赘述。

数据采集系统的监控图中，1、红色曲线(第一曲线)和绿色曲线(第二曲线)为快速换向阀的压力波动图像。红色曲线由波动变平稳的时间点，与绿色曲线由平稳变波动的时间点并未重合，说明两个快速换向阀(第一快速换向阀和第二快速换向阀)并未出现动作时间重叠，因此原级球罐(球罐)内气体不会出现质量丢失，本次测试是有效的。如果快速换向阀动作时间重叠，意味着本该进入球罐的气体进入了出站管路(出站管线)，进入球罐内的气体质量减少，导致进入球罐的气体质量较实际流经临界流文丘里喷嘴的气体总质量偏小，导致测试结果出现误差。此外，白色快速压力曲线(第三曲线)一开始为5.5MPa，快速换向阀(第一快速换向阀以及第二快速换向阀)开启后最高压力为6.5MPa，背压比约为0.85，处于合理范围内，说明本次测试喷嘴(临界流文丘里喷嘴)未超限。

2、红色曲线为快速换向阀XV9005(第一快速换向阀)的压力曲线，绿色曲线为快速换向阀XV9003(第二快速换向阀)的压力曲线，白色曲线(第三曲线)为管道的快速压力曲线，黄色曲线(第四曲线)为检定开始标志，蓝色曲线(第五曲线)为检定结束标志。

3、所有信号均由NI采集模块采集，主要采集压力信号。

原级标准装置可实时监测每次测试时临界流文丘里喷嘴2下游以及第一快速换向阀上游处的压力情况(压力数据)，并根据压力数据计算得到临界流文丘里喷嘴2的背压比，为下游阀门的开度调整和快速换向阀(第一快速换向阀以及第二快速换向阀)的动作时间差调整提供数据支撑，有效减小了产生失速的概率和失速对测试结果的影响。

在原级标准装置快速换向阀(第一快速换向阀以及第二快速换向阀)处增设压力快速采集模块4和控制系统。原级标准装置的主要设备包括称重系统11、球罐10、计时系统、联动快速切换阀(第一快速换向阀以及第二快速换向阀)、液压系统、工艺阀门和管道、临界流文丘里喷嘴检定台位、压力和温度测量仪表、在线色谱仪及数据采集处理和控制系统。

在不影响临界流文丘里喷嘴2测试的情况下，利用快速换向阀(第一快速换向阀以及第二快速换向阀)处的采集模块实时监控下游压力并计算临界流文丘里喷嘴2的背压比情况。获得临界流文丘里喷嘴2的背压比信息后，通过控制系统及时手动调整阀门开度，尽可能降低初始背压比，有效减小了临界流文丘里喷嘴2失速的概率和失速对测试结果的影响。解决大流量临界流文丘里喷嘴测试时可能出现的背压比超限和临界流文丘里喷嘴失速问题，同时减小对临界流文丘里喷嘴测试结果和量值传递过程的影响。

如图1所示，进一步地，所述第一快速换向阀3以及所述第二快速换向阀5为气液联动快速换向阀。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：快速换向阀为切换气体流向的阀门，便于对快速换向阀进行准确调整，便于对快速换向阀进行自动控制。

如图1所示，进一步地，还包括：用于根据临界流文丘里喷嘴2下游压力计算临界流文丘里喷嘴2的背压比的控制系统，所述控制系统分别与所述电动球阀1、所述压力快速采集模块4、所述第一快速换向阀3、所述第二快速换向阀5、所述称重系统11、所述截止阀连接。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：控制系统用于控制原级标准装置的各个阀门。通过控制系统，自动根据压力数据计算得到临界流文丘里喷嘴的背压比，并自动调整阀门开度，提高自动化。

其中，控制系统的控制方法为现有技术，在此不再赘述。所有阀门都可通过控制系统进行远程开关；压力变送器和温度变送器与数据处理系统相连，实现实时计算。

如图1所示，进一步地，所述控制系统连接有计时系统、液压系统以及在线色谱仪。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：计时系统用于测量气体进入球罐的时间。液压系统用于提供液压动力。在线色谱仪用于采集气体组成成分。

如图1所示，进一步地，所述电动球阀1和所述临界流文丘里喷嘴2之间的管路上设有第一压力变送器12、第一温度变送器13，所述临界流文丘里喷嘴2和所述压力快速采集模块4之间的管路上设有第二压力变送器14，所述压力快速采集模块4和所述第一快速换向阀3之间的管路上设有第二温度变送器15，所述第一快速换向阀3和所述出站管线7之间的管路上设有第一两位阀16，所述第一两位阀16为电动两位阀，所述压力快速采集模块4和所述第二快速换向阀5之间的管路上设有第二两位阀17，所述第二快速换向阀5和所述球罐10之间的管路上设有第三压力变送器18、第三温度变送器19、快速接头9以及第三两位阀20，所述第三两位阀20位于所述快速接头9和所述球罐10之间，所述第三压力变送器18以及所述第三温度变送器19位于所述第二快速换向阀5和所述快速接头9之间。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：压力变送器以及温度变送器分别用于测量压力和温度并将数据传输至数据采集系统。便于对不同位置的压力以及温度进行采集，便于对不同位置的压力以及温度进行监控。

其中，电动球阀1可以为XV9001，第一压力变送器12可以为PT9002、第一温度变送器13可以为TT9002，第二压力变送器14可以为PT9003，第二温度变送器15可以为TT9003，第一两位阀16可以为XV9006，第二两位阀17可以为XV9007，第三压力变送器18可以为PT9004，第三温度变送器19可以为TT9004，第三两位阀20可以为XV9004。

XV代表两位阀，只能全开和全关，9001、9004、9006、9007为阀门位号。PT代表压力变送器，采集和上传压力数据；9002、9003、9004为变送器位号。TT代表温度变送器，采集和上传温度数据，9002、9003、9004为变送器位号。

如图1所示，进一步地，所述球罐10连接有放空系统，所述放空系统连接有放空管线21。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：放空系统用于对球罐进行放空，防止球罐过压。提高系统的稳定性以及可靠性。

如图1所示，进一步地，所述放空系统包括：第一隔膜阀22、第二隔膜阀23以及安全阀24，所述第一隔膜阀22的一端与所述球罐10连接，所述第一隔膜阀22的另一端与所述第二隔膜阀23的一端连接，所述第二隔膜阀23的另一端与所述放空管线21连接，所述安全阀24的两端一一对应与所述第一隔膜阀22的一端以及所述第二隔膜阀23的另一端连接。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：隔膜阀以及安全阀用于对球罐进行放空，防止球罐过压。提高系统的稳定性以及可靠性。

其中，第一隔膜阀22可以为VG9012，第二隔膜阀23可以为VG9013，安全阀24可以为SV9001。

VG代表隔膜阀，用于放空；9012、9013为阀门位号。SV代表安全阀，用于安全泄放；9001为阀门位号。

图中的P/H：代表动力方式为气液联动控制；M代表动力方式为电动控制。

如图1所示，进一步地，所述电动球阀1、所述第一快速换向阀3以及所述第二快速换向阀5均为两位阀。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：便于快速实现全开和全关功能。

如图1所示，进一步地，所述称重系统11为陀螺电子秤。

1、测试时背压比应稳定在固定值(如0.85)，当背压比有增大趋势时，手动减小下游阀门开度，以减小或稳定背压比。

2、下游阀门开度越小，则下游压力越小，背压比越小。

3、实际调节的阀门可以为截止阀，主要作用就是节流降压，位于出站管线里的背压调节阀组区(图中未示出)，可近似看成通过第一两位阀及其后面的出站管线进行调节。

4、根据背压比情况及时调整阀门开度，稳定背压比，临界流文丘里喷嘴就不会因为背压比超限进入失速状态，也就不会对测试结果产生影响。

称重系统、计时系统、液压系统、在线色谱仪及数据采集处理和控制系统等软件在图中未示出。各部件作用如下：

称重系统：测量球罐和球罐内气体质量；

球罐：储存流经临界流文丘里喷嘴的气体的容器；

计时系统：测量气体进入球罐的时间；

联动快速切换阀：即快速换向阀(第一快速换向阀以及第二快速换向阀)，切换气体流向的阀门；

液压系统：提供液压动力；

工艺阀门及管道：用于储存和运输气体；

临界流文丘里喷嘴检定台位：即临界流文丘里喷嘴，相当于被测装置；

压力和温度测量仪表：测量压力和温度并将数据传输至数据采集系统；

在线色谱仪及数据采集处理：采集气体组成成分和压力温度数据；

控制系统：控制原级标准装置阀门。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种原级标准装置快速换向阀换向动作监控系统，其特征在于，包括：电动球阀、临界流文丘里喷嘴、压力快速采集模块、第一快速换向阀、第二快速换向阀、球罐、称重系统、出站管线，所述电动球阀通过管路与所述临界流文丘里喷嘴连接，所述临界流文丘里喷嘴通过管路分别与所述第一快速换向阀以及所述第二快速换向阀连接，所述压力快速采集模块与所述临界流文丘里喷嘴和所述第一快速换向阀之间的管路连接，所述第一快速换向阀通过管路与所述出站管线连接，所述出站管线上设有截止阀；所述第二快速换向阀通过管路与所述球罐连接，所述球罐安装在所述称重系统上。

2.根据权利要求1所述的一种原级标准装置快速换向阀换向动作监控系统，其特征在于，所述第一快速换向阀以及所述第二快速换向阀为气液联动快速换向阀。

3.根据权利要求1所述的一种原级标准装置快速换向阀换向动作监控系统，其特征在于，还包括：用于根据临界流文丘里喷嘴下游压力计算临界流文丘里喷嘴的背压比的控制系统，所述控制系统分别与所述电动球阀、所述压力快速采集模块、所述第一快速换向阀、所述第二快速换向阀、所述称重系统、所述截止阀连接。

4.根据权利要求3所述的一种原级标准装置快速换向阀换向动作监控系统，其特征在于，所述控制系统连接有计时系统、液压系统以及在线色谱仪。

5.根据权利要求1所述的一种原级标准装置快速换向阀换向动作监控系统，其特征在于，所述电动球阀和所述临界流文丘里喷嘴之间的管路上设有第一压力变送器、第一温度变送器，所述临界流文丘里喷嘴和所述压力快速采集模块之间的管路上设有第二压力变送器，所述压力快速采集模块和所述第一快速换向阀之间的管路上设有第二温度变送器，所述第一快速换向阀和所述出站管线之间的管路上设有第一两位阀，所述第一两位阀为电动两位阀，所述压力快速采集模块和所述第二快速换向阀之间的管路上设有第二两位阀，所述第二快速换向阀和所述球罐之间的管路上设有第三压力变送器、第三温度变送器、快速接头以及第三两位阀，所述第三两位阀位于所述快速接头和所述球罐之间，所述第三压力变送器以及所述第三温度变送器位于所述第二快速换向阀和所述快速接头之间。

6.根据权利要求1所述的一种原级标准装置快速换向阀换向动作监控系统，其特征在于，所述球罐连接有放空系统，所述放空系统连接有放空管线。

7.根据权利要求6所述的一种原级标准装置快速换向阀换向动作监控系统，其特征在于，所述放空系统包括：第一隔膜阀、第二隔膜阀以及安全阀，所述第一隔膜阀的一端与所述球罐连接，所述第一隔膜阀的另一端与所述第二隔膜阀的一端连接，所述第二隔膜阀的另一端与所述放空管线连接，所述安全阀的两端一一对应与所述第一隔膜阀的一端以及所述第二隔膜阀的另一端连接。

8.根据权利要求1所述的一种原级标准装置快速换向阀换向动作监控系统，其特征在于，所述电动球阀、所述第一快速换向阀以及所述第二快速换向阀均为两位阀。

9.根据权利要求1所述的一种原级标准装置快速换向阀换向动作监控系统，其特征在于，所述称重系统为陀螺电子秤。